KR20100023538A - Manufacturing method of solid state reagent and microfluidic device accommodating the reagebt therein - Google Patents
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Abstract
Description
액상 시약으로부터 고상 시약을 제조하는 방법 및 고상 시약을 수용하는 미세유동장치가 개시된다. A method of preparing a solid phase reagent from a liquid phase reagent and a microfluidic device containing the solid phase reagent are disclosed.
환경 모니터링, 식품 검사, 의료 진단 분야 등 다양한 응용 분야에서 시료를 분석하는 다양한 방법들이 개발되어 있으나, 기존의 검사방법은 많은 수작업과 다양한 장비들을 필요로 한다. 정해진 프로토콜(protocol)에 의한 검사를 수행하기 위하여, 숙련된 실험자가 수 회의 시약 주입, 혼합, 분리 및 이동, 반응, 원심분리 등의 다양한 단계를 수작업으로 진행해야 하며, 이러한 검사 방법은 검사결과의 오류를 유발하는 원인이 된다.Various methods of analyzing samples have been developed in various application fields such as environmental monitoring, food inspection, and medical diagnostics. However, existing inspection methods require a lot of manual work and various equipment. In order to perform the test according to a predetermined protocol, a skilled experimenter must manually perform various steps such as injecting, mixing, separating and moving reagents, reaction, and centrifugation several times. It causes the error.
검사를 신속히 수행하기 위해서는 숙련된 임상병리사가 필요하다. 숙련된 임상병리사라 하더라도 여러 가지 검사를 동시에 수행하는 데는 많은 어려움이 따른다. 그러나, 응급 환자에 대한 진단에 있어서, 빠른 검사 결과는 빠른 응급조치를 위해 필요하다. 따라서, 상황에 따라 필요한 여러 가지 병리학적 검사를 동시에, 그리고 빠르고 정확하게 수행할 수 있는 장치가 요구된다.Skilled clinical pathologists are needed to perform the test quickly. Even experienced clinical pathologists have a lot of difficulties in performing several tests simultaneously. However, in the diagnosis of emergency patients, quick test results are necessary for quick first aid. Therefore, there is a need for an apparatus capable of simultaneously and quickly and accurately performing various pathological examinations necessary for a situation.
기존의 병리학적 검사의 경우에도 크고 고가인 자동화 장비가 사용되며, 상대적으로 많은 양의 혈액 등의 검사물질이 요구된다. 시간도 많이 걸려서 환자로부터 검사물질을 채취한 후, 짧게는 2~3일에서 길게는 1~2주 후에나 결과를 받아 보게 된다. In the case of conventional pathological examination, large and expensive automation equipment is used, and a relatively large amount of test substance such as blood is required. It takes a long time to collect the test substance from the patient, and then receive the results in as little as 2-3 days or as long as 1-2 weeks.
이러한 문제점을 개선하기 위해, 필요에 따라서 한 명 또는 소수의 환자로부터 채취한 검사물질을 신속하게 분석할 수 있는 소형화되고 자동화된 장비가 개발되어 있다. 일 예로서, 디스크형의 미세유동장치에 혈액을 주입하고 이 미세유동장치를 회전시키면 원심력에 의하여 혈청 분리가 일어난다. 분리된 혈청을 일정액의 희석액과 혼합하여 역시 디스크형 미세유동장치 내의 다수의 반응 챔버로 이동시킨다. 다수의 반응 챔버에는 혈액 검사 항목별로 서로 다른 시약이 미리 주입되어 있어, 혈청과 반응하여 소정의 색상을 내게 된다. 이 색상의 변화를 검출함으로써 혈액 분석을 수행할 수 있다. To remedy this problem, miniaturized and automated equipment has been developed that can rapidly analyze test materials taken from one or a few patients as needed. As an example, when blood is injected into a disk-type microfluidic device and the microfluidic device is rotated, serum separation occurs by centrifugal force. The separated serum is mixed with a certain amount of diluent and transferred to a number of reaction chambers in the disk-like microfluidic device as well. In the plurality of reaction chambers, different reagents are pre-injected for each blood test item, and react with the serum to give a predetermined color. Blood analysis can be performed by detecting this color change.
문제는 시약을 액체 상태로 보관하는 것이 반드시 용이한 것이 아니라는 점이다. US 5,776,563호에는 동결 건조된 시약을 보관하였다가 혈액 분석이 필요한 경우에 필요한 양만큼 디스크형 미세유동장치 내의 반응 챔버에 삽입하여 사용하는 방법이 제시되어 있다. The problem is that keeping the reagents in the liquid state is not necessarily easy. US 5,776,563 describes a method for storing lyophilized reagents and inserting them into the reaction chamber in a disk-type microfluidic device in the required amount when blood analysis is required.
액상시약으로부터 고상시약을 제조하는 방법 및 고상시약을 수용하는 미세유동장치가 제공된다.Provided are a method for preparing a solid reagent from a liquid reagent and a microfluidic device containing the solid reagent.
본 발명의 일 실시예에 따른 고상시약의 제조방법은,복수의 시약 수용부가 형성된 몰드를 준비하는 단계; 상기 복수의 시약 수용부에 액상 시약을 주입하는 단계; 상기 액상 시약을 동결시키는 단계; 동결된 상기 시약을 상기 몰드로부터 분리하는 단계; 상기 동결된 시약의 수분을 제거하여 건조시키는 단계;를 포함한다.A solid phase reagent manufacturing method according to an embodiment of the present invention, preparing a mold having a plurality of reagent receiving portion; Injecting a liquid reagent into the plurality of reagent receivers; Freezing the liquid reagent; Separating the frozen reagent from the mold; It includes; drying by removing the moisture of the frozen reagent.
일 실시예로서, 상기 건조시키는 단계는, 상기 동결된 시약에 포함된 수분을 승화시키는 단계를 포함할 수 있다.As an embodiment, the drying may include subliming water contained in the frozen reagent.
일 실시예로서, 상기 액상 시약을 검사에 사용되는 농도 이상의 농도로 농축하여 상기 복수의 시약 수용부에 주입할 수 있다. In one embodiment, the liquid reagent may be concentrated to a concentration above the concentration used for the test and injected into the plurality of reagent receiving portions.
일 실시예로서, 상기 복수의 시약 수용부에는 적어도 두 종류 이상의 액상 시약이 수용될 수 있다.In one embodiment, at least two or more types of liquid reagents may be accommodated in the plurality of reagent accommodation portions.
일 실시예로서, 상기 복수의 수용부의 형상은 적어도 두 종류 이상일 수 있다.In one embodiment, the shape of the plurality of accommodation portion may be at least two kinds.
일 실시예로서, 상기 몰드는 유연한 재질일 수 있다.In one embodiment, the mold may be a flexible material.
일 실시예로서, 상기 시약은, 혈청(serum), AST(aspartate aminotransferase), ALB(Albumin), ALP(Alanine Phosphatase), ALT(alanine aminotransferase), AMY(Amylase), BUN(Urea Nitrogen), Ca++(calcium), CHOL(Total Cholesterol), CK(Creatin Kinase), Cl-(Chloide), CREA(Creatinine), D-BIL(Direct Bilirubin), GGT(Gamma Glutamyl Transferase), GLU(Glucose), HDL(High-Density Lipoprotein cholesterol), K+(Potassium), LDH(Lactate Dehydrogenase), LDL(Low-Density Lipoprotein cholesterol), Mg(Magnesium), PHOS(Phosphorus), Na+(Sodium), TCO2(Total Carbon Dioxide), T-BIL(Total Bilirubin), TP(Total Protein), TRIG(Triglycerides), UA(Uric Acid), ALB(Albumin), TP(Total Protein) 를 검사하기 위한 시약 중에서 선택될 수 있다.In one embodiment, the reagent is serum, aspartate aminotransferase (AST), Albumin (ALB), Alanine Phosphatase (ALP), alanine aminotransferase (ALT), AMY (Amylase), BUN (Urea Nitrogen), Ca ++ ( Calcium, CHOL (Total Cholesterol), CK (Creatin Kinase), Cl- (Chloide), CREA (Creatinine), D-BIL (Direct Bilirubin), GGT (Gamma Glutamyl Transferase), GLU (Glucose), HDL (High- Density Lipoprotein cholesterol, K + (Potassium), LDH (Lactate Dehydrogenase), LDL (Low-Density Lipoprotein cholesterol), Mg (Magnesium), PHOS (Phosphorus), Na + (Sodium), TCO2 (Total Carbon Dioxide), T-BIL (Total Bilirubin), TP (Total Protein), TRIG (Triglycerides), UA (Uric Acid), ALB (Albumin), TP (Total Protein) can be selected from the reagents for testing.
일 실시예로서, 상기 액상 시약에는 필러가 첨가될 수 있다. 일 실시예로서, 상기 필러는 BSA(bovine serum albumin), PEG(polyethylene glycol), 덱스트란(dextran), 마니톨(mannitol), 폴리 알코올(polyalcohol), 미요-이노시톨(myo-inositol), 시트릭 산(citric acid), EDTA2Na(ethylene diamine tetra acetic acid disodium salt), BRIJ-35(polyoxyethylene glycol dodecyl ether) 중에서 선택될 수 있다.In one embodiment, a filler may be added to the liquid reagent. In one embodiment, the filler may be bovine serum albumin (BSA), polyethylene glycol (PEG), dextran, mannitol, polyalcohol, myo-inositol, citric Acid (citric acid), EDTA2Na (ethylene diamine tetra acetic acid disodium salt), BRIJ-35 (polyoxyethylene glycol dodecyl ether) can be selected.
일 실시예로서, 상기 액상 시약에는 계면활성제가 첨가될 수 있다. 일 실시예로서, 상기 계면활성제는 폴리에틸렌(polyoxyethylene), 라우릴 에테르(lauryl ether), 옥토옥시놀(octoxynol), 폴리에틸렌 알킬 알코올(polyethylene alkyl alcohol), 노닐페놀 폴리에틸렌 클리콜 에테르; 에틸렌 옥사이드(nonylphenol polyethylene glycol ether; ethylene oxid), 에톡실레이티드 크리데실 알코올(ethoxylated tridecyl alcohol), 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르 포스페이트 소듐 염(polyoxyethylene nonylphenyl ether phosphate sodium salt), 소듐 도데실 설페이트(sodium dodecyl sulfate) 중에서 선택될 수 있다.In one embodiment, a surfactant may be added to the liquid reagent. In one embodiment, the surfactant is a polyethylene (polyoxyethylene), lauryl ether (lauryl ether), octooxynol (octoxynol), polyethylene alkyl alcohol, nonylphenol polyethylene glycol ether; Ethylene oxide (ethylene oxid), ethoxylated tridecyl alcohol, polyoxyethylene nonylphenyl ether phosphate sodium salt, sodium dodecyl sulfate sulfate).
본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동장치는, 검사대상인 시료가 수용되는 시료챔버; 희석액이 수용되는 희석챔버; 고상시약이 수용되는 시약챔버; 상기 챔버들을 연결하는 채널;을 포함한다.Microfluidic device according to an embodiment of the present invention, the sample chamber is accommodated the sample to be inspected; A dilution chamber in which a diluent is accommodated; A reagent chamber containing a solid phase reagent; And a channel connecting the chambers.
일 실시예로서, 상기 미세유동장치는, 상기 채널을 통한 유체의 흐름을 제어하는 밸브;를 더 구비할 수 있다. 일 실시예로서, 상기 밸브는 전자기파 에너지에 의하여 열리는 물질을 밸브물질로서 사용할 수 있다. 일 실시예로서, 상기 밸브물질은 에너지에 의하여 상이 변화되는 상전이물질 또는 열가소성 수지 중에서 선택될 수 있다. 일 실시예로서, 상기 밸브물질은 상기 상전이 물질에 분산되고 전자기파의 에너지를 흡수하여 발열하는 미세 발열입자를 포함할 수 있다.In one embodiment, the microfluidic device may further include a valve for controlling the flow of the fluid through the channel. In an embodiment, the valve may use a material opened by electromagnetic energy as a valve material. In one embodiment, the valve material may be selected from a phase change material or a thermoplastic resin whose phase is changed by energy. In one embodiment, the valve material may include fine heating particles dispersed in the phase change material and absorbing energy of electromagnetic waves to generate heat.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동장치는, 복수의 챔버가 마련된 기판; 상기 복수의 챔버 중 하나 이상의 챔버에 수용되는 고상의 시약을 포함하며, 상기 고상의 시약은 정량의 시약일 수 있다.Microfluidic device according to an embodiment of the present invention, the substrate is provided with a plurality of chambers; And a solid phase reagent contained in at least one of the plurality of chambers, wherein the solid phase reagent may be a quantitative reagent.
일 실시예로서, 상기 미세유동장치는, 검사대상인 시료가 수용되는 시료챔버; 희석액이 수용되는 희석챔버; 상기 고상시약이 수용되는 복수의 시약챔버;를 포함할 수 있다.In one embodiment, the microfluidic device includes a sample chamber in which a sample to be inspected is accommodated; A dilution chamber in which a diluent is accommodated; And a plurality of reagent chambers in which the solid phase reagent is accommodated.
일 실시예로서, 상기 복수의 시약챔버에는 두 종류 이상의 상기 고상시약이 수용되며, 상기 고상시약은 그 종류에 따라 형태가 다를 수 있다.In one embodiment, two or more types of the solid reagent are accommodated in the plurality of reagent chambers, and the solid reagent may have a different shape according to its type.
일 실시예로서, 상기 미세유동장치는, 상기 복수의 챔버를 연결하는 채널; 상기 채널에 설치되어 상기 채널을 통한 유체의 흐름을 제어하는 것으로서, 고화된 상태에서 상기 채널을 막고 전자기파 에너지에 의하여 용융되어 상기 채널을 개방하는 밸브;를 더 구비할 수 있다.In one embodiment, the microfluidic device includes a channel connecting the plurality of chambers; And a valve installed in the channel to control the flow of the fluid through the channel, the valve blocking the channel in the solidified state and melting by electromagnetic wave energy to open the channel.
상기한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 동결건조된 고상시약을 제조할 수 있으며, 동결건조된 고상 시약을 수용한 미세유동장치가 제공될 수 있다.As described above, according to embodiments of the present invention, a lyophilized solid phase reagent may be prepared, and a microfluidic device containing the lyophilized solid phase reagent may be provided.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described embodiments of the present invention;
도 1에는 본 발명에 따른 미세유동장치의 제1실시예가 개시되어 있다. 도 2와 도 3은 도 1에 도시된 미세유동장치(100)의 제1실시예의 단면도이다. 도 1과 도 2를 보면, 플랫폼(1)에는 유체가 수용될 수 있는 공간과 유체가 흐를 수 있는 유로를 제공하기 위한 미세유동구조물이 마련된다. 플랫폼(1)은 성형이 용이하고, 그 표면이 생물학적으로 비활성인 아크릴, PMMA, COC 등의 플라스틱 소재로 만들어질 수 있다. 다만, 플랫폼(1)의 소재는 이에 한정되는 것은 아니고, 화학적, 생물학적 안정성과 광학적 투명성 그리고 기계적 가공성을 가지는 소재이면 족하다. 플랫폼(1)은 도 2에 도시된 바와 같이, 하판(11)과 상판(12)을 포함하는 2-판 구조일 수 있다. 또한 플랫폼(1)은 도 3에 도시된 바와 같이, 하판(11)과 상판(12) 사이에 유체가 수용될 수 있는 공간과 유체가 흐를 수 있는 유로를 정의하기 위한 구획판(13)이 마련된 구조일 수도 있다. 하판(11), 상판(12), 구획판(13)은 양면접착테이프 또는 접착제를 이용한 접합, 초음파 융착 등 다양한 방법에 의하여 서로 결합 될 수 있다. 이외에도 플랫폼(1)은 다양한 형태를 가질 수 있다.1 shows a first embodiment of a microfluidic device according to the present invention. 2 and 3 are cross-sectional views of the first embodiment of the
플랫폼(1) 내에 배치된 혈액 검사를 위한 일련의 구조물들을 좀 더 상세하게 설명한다. 플랫폼(1)에는 시료챔버(10)가 마련된다. 시료챔버(10)는 시료, 예를 들면 혈액, 혈청 등을 수용하기 위한 것이다. 희석챔버(20)는 시료를 검사에 필요한 농도로 희석하기 위한 희석액을 수용하기 위한 것이다. 희석액은 예를 들면, 버퍼액 또는 DI(증류수)일 수 있다. 시약챔버(30)에는 시료에 특정 물질이 포함되어 있는지를 검출하기 위한 시약이 수용된다. A series of structures for the blood test disposed in the
시료 챔버(10)는 희석 챔버(20)와 연결된다. 희석 챔버(20)는 시약 챔버(30)와 연결된다. 밸브(51)(52)는 각각 시료 챔버(10)와 희석 챔버(20) 사이와 희석 챔버(20)와 시약 챔버(30) 사이에 위치되어 챔버들 간의 유체의 흐름을 제어하기 위한 것이다. 플랫폼(1)에는 도면으로 도시되지는 않았지만, 시료, 희석액, 시약 등을 주입하기 위한 주입구들과, 내부의 공기를 배출하기 위한 에어벤트가 마련될 수 있다.The
시약챔버(30)에는 후술하는 시료 분석 과정에서 광이 조사되는데, 플랫폼(1)의 적어도 시약챔버(30)가 위치되는 영역은 광을 통과시킬 수 있는 재료로 형성된다. The
밸브(51)(52)로는 다양한 형태의 미세유동 밸브가 채용될 수 있다. 밸브는 미세유동구조 내에서의 유체의 이동속도에 의하여 개폐되는 밸브일 수 있다. 다시 말하면, 유체의 이동속도에 의하여 일정 이상의 압력이 걸리면 수동적으로 개방되는 밸브일 수 있다. 예를 들어, 미세 채널 구조를 이용하는 모세관 밸브, 사이폰 밸브, 표면을 소수성 처리한 소수성 밸브(hydrophobic valve)등이 있다. 이 경우에, 밸브는 미세유동장치의 회전속도에 의하여 제어될 수 있다. 즉, 미세유동장치의 회전속도가 증가되면 미세유동구조 내의 유체에 걸리는 압력이 증가되고, 이 압력이 일정 압력 이상이 되면 밸브가 개방되어 유체가 흐르게 된다.Various types of microfluidic valves may be employed as the
또, 밸브는 작동 신호에 의해 외부로부터 동력을 전달받아 능동적으로 작동하는 밸브일 수 있다. 본 실시예에서는, 외부로부터 전자기파 에너지를 흡수하여 작동하는 밸브물질을 이용한 밸브가 채용된다. 밸브(51)(52)는 전자기파 에너지를 흡수하기 전에는 유체의 흐름을 차단하는, 소위 폐쇄된 밸브(normally closed valve)이다. In addition, the valve may be a valve that is actively operated by receiving power from the outside by the operation signal. In this embodiment, a valve using a valve material that absorbs electromagnetic wave energy from the outside and operates is employed. The
밸브물질로서는 COC(cyclic olefin copolymer), PMMA(polymethylmethacrylate), PC(polycarbonate), PS(polystyrene), POM(polyoxymethylene), PFA(perfluoralkoxy), PVC(polyvinylchloride), PP(polypropylene), PET(polyethylene terephthalate), PEEK(polyetheretherketone), PA(polyamide), PSU(polysulfone), 및 PVDF(polyvinylidene fluoride) 등의 열 가소성 수지가 채용될 수 있다.Valve materials include COC (cyclic olefin copolymer), PMMA (polymethylmethacrylate), PC (polycarbonate), PS (polystyrene), POM (polyoxymethylene), PFA (perfluoralkoxy), PVC (polyvinylchloride), PP (polypropylene), PET (polyethylene terephthalate) Thermoplastic resins such as polyetheretherketone (PEEK), polyamide (PA), polysulfone (PSU), and polyvinylidene fluoride (PVDF) may be employed.
또, 밸브물질로서, 상온에서 고체 상태인 상전이 물질이 채용될 수 있다. 상전이 물질은 챔버들 사이에 용융된 상태로 주입되며, 응고됨으로써 유체의 흐름을 막는다. 상전이 물질은 왁스(wax)일 수 있다. 왁스는 가열되면 용융하여 액체 상태로 변하며, 부피 팽창한다. 왁스로는, 예컨대 파라핀 왁스(paraffin wax), 마이크로크리스탈린 왁스(microcrystalline wax), 합성 왁스(synthetic wax), 또는 천 연 왁스(natural wax) 등이 채용될 수 있다. 상전이 물질은 겔(gel) 또는 열가소성 수지일 수도 있다. 겔로는, 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리아크릴레이트(polyacrylates), 폴리메타크릴레이트(polymethacrylates), 또는 폴리비닐아미드(polyvinylamides) 등이 채용될 수 있다. As the valve material, a phase change material in a solid state at room temperature may be employed. The phase change material is injected in a molten state between the chambers and solidifies to block the flow of the fluid. The phase change material may be a wax. The wax melts when heated to turn into a liquid state and expands in volume. As the wax, for example, paraffin wax, microcrystalline wax, synthetic wax, natural wax, or the like can be employed. The phase change material may be a gel or a thermoplastic resin. As the gel, polyacrylamide, polyacrylates, polymethacrylates, polyvinylamides, or the like may be employed.
상전이 물질에는 전자기파 에너지를 흡수하여 발열하는 다수의 미세 발열입자가 분산될 수 있다. 미세 발열입자는 대략 0.1 mm 깊이와 1 mm 폭을 갖는 미세한 유체 통로를 자유롭게 통과할 수 있게 1 nm 내지 100 ㎛ 의 직경을 갖는다. 미세 발열입자는 예컨대 레이저광 등에 의하여 전자기파 에너지가 공급되면 온도가 급격히 상승하여 발열하는 성질을 가지며, 왁스에 고르게 분산되는 성질을 갖는다. 이러한 성질을 갖도록 미세 발열입자는 금속 성분을 포함하는 코어(core)와, 소수성(疏水性) 표면 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 미세 발열입자는 Fe로 이루어진 코어와, Fe에 결합되어 Fe를 감싸는 복수의 계면활성성분(surfactant)을 구비한 분자구조를 가질 수 있다. 미세 발열입자들은 캐리어 오일(carrrier oil)에 분산된 상태로 보관될 수 있다. 소수성 표면구조를 갖는 미세 발열입자가 고르게 분산될 수 있도록 캐리어 오일도 소수성일 수 있다. 용융된 상전이 물질에 미세 발열입자들이 분산된 캐리어 오일을 부어 혼합하고, 이 혼합물질을 챔버들 사이에 주입하고 응고시킴으로써 챔버들 사이의 유체의 흐름을 막을 수 있다.In the phase change material, a plurality of fine exothermic particles absorbing electromagnetic wave energy and generating heat may be dispersed. The micro heating particles have a diameter of 1 nm to 100 μm to allow free passage through the microfluidic passage having a depth of approximately 0.1 mm and a width of 1 mm. The fine exothermic particles have a property of rapidly raising a temperature when the electromagnetic wave energy is supplied by, for example, a laser light or the like, and evenly dispersing the wax. In order to have such properties, the micro heating particles may have a core including a metal component and a hydrophobic surface structure. For example, the micro heating particle may have a molecular structure including a core made of Fe and a plurality of surfactants bound to Fe to surround Fe. The micro heating particles may be stored in a dispersed state in a carrier oil. The carrier oil may also be hydrophobic so that fine exothermic particles having a hydrophobic surface structure can be evenly dispersed. The carrier oil containing fine exothermic particles dispersed in the molten phase-transfer material may be poured and mixed, and the mixture may be injected and coagulated between the chambers to prevent the flow of fluid between the chambers.
미세 발열입자는 위에서 예로 든 중합체(polymer) 입자에 한정되는 것은 아니며, 퀀텀 도트(quantum dot) 또는 자성비드(magnetic bead)의 형태도 가능하다. 또한, 미세 발열입자는 예컨대, Al2O3, TiO2, Ta2O3, Fe2O3, Fe3O4 또는, HfO2 와 같은 미세 금속 산화물일 수 있다. 한편, 밸브(51)(52)는 미세 발열입자를 반드시 포함하여야 하는 것은 아니며, 미세 발열입자 없이 상전이 물질만으로 이루어질 수도 있다. 플랫폼(1) 외부에서 투사된 전자기파가 밸브(51)(52)에 조사될 수 있도록 상기 플랫폼(1)의 적어도 일부는 투명하다. The micro heating particles are not limited to the above-mentioned polymer particles, but may also be in the form of quantum dots or magnetic beads. In addition, the micro heating particles may be, for example, a fine metal oxide such as Al 2 O 3 , TiO 2 , Ta 2 O 3 , Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4, or HfO 2 . On the other hand, the
시약은 액체 상태로는 보존이 어렵기 때문에, 액상의 시약을 고상의 시약으로 만드는 방법으로서 액상의 시약을 일정한 형태의 틀에 주입하고 이를 동결건조시켜 일정한 크기를 갖는 비드 형태로 제조하고, 시약의 사용량에 따라 적절한 갯수의 시약 비드를 시약 챔버(30)에 주입하는 방법이 고려될 수 있다. 그러나, 동결건조법에 의하여 제조된 고상의 시약은 틀에서 꺼내는 과정에서 부서질 수 있기 때문에 일정한 크기의 시약 비드를 제조하는 것이 반드시 용이한 것은 아니다. 또, 설령, 동결건조에 의하여 시약들을 동일한 크기의 비드 형태로 제조하였다 하더라도 비드 형태의 시약을 시약챔버(30)에 주입하는 과정에서 시약이 습기에 노출되어 시약의 성능이 저하될 수도 있다.Since the reagent is difficult to be stored in the liquid state, a method of making a liquid reagent into a solid reagent is injected into a mold of a liquid phase and lyophilized to prepare a bead having a constant size. Depending on the amount used, a method of injecting an appropriate number of reagent beads into the
상기한 문제점을 해결하기 위한 일 방안으로서, 동결 과정과 건조과정을 분리하는 방안이 고려된다. 이하, 본 실시예에 따른 고상시약의 제조방법을 상세하게 설명한다.As one method for solving the above problems, a method of separating the freezing process and the drying process is considered. Hereinafter, the manufacturing method of the solid phase reagent according to the present embodiment will be described in detail.
우선, 도 4a에 도시된 바와 같이, 복수의 시약 수용부(301)가 형성된 몰드(300)를 준비한다. 피펫 등의 주입수단을 이용하여 복수의 시약 수용부(301)에 액상의 시약을 주입한다. 액상 시약은 정량 주입될 수 있으며, 그 양의 부피 분산도는 3% 이내가 되도록 조절될 수 있다. 주입되는 시약의 부피를 작게 하기 위하여 액상 시약의 농도는 분석대상물질을 검출하는데 필요한 농도보다 높은 농도로 할 수 있다. 시약을 정량 주입한다 함은 시료로부터 분석대상물질을 검사하기 위하여 미리 설정된 양의 시약을 주입함을 의미한다. 일 예로서, 액상 시약을 정량 주입하는데 도움이 되도록 복수의 수용부에 정량을 표시하는 마킹이 마련될 수도 있다. First, as shown in FIG. 4A, a
예를 들어, 몰드(300)는 수 밀리미터 두께의 PDMS로 제조될 수 있다. 다만, 몰드(1)의 소재는 이에 한정되는 것은 아니고, 화학적, 생물학적 안정성과 유연성을 가지는 재료이면 족하다. 복수의 수용부(301)의 형상은 모두 동일할 수 있다. 또, 일 예로서, 복수의 수용부(301)는 서로 다른 형태를 갖는 복수의 군을 포함할 수도 있다. 이 경우에, 복수의 군에 서로 다른 종류의 시약을 수용할 수 있다. For example,
혈액 검사를 위한 시약은 예를 들면, 혈청(serum), AST(aspartate aminotransferase), ALB(Albumin), ALP(Alanine Aminotransferese), ALT(alanine aminotransferase), AMY(Amylase), BUN(Urea Nitrogen), Ca++(calcium), CHOL(Total Cholesterol), CK(Creatin Kinase), Cl-(Chloide), CREA(Creatinine), D-BIL(Direct Bilirubin), GGT(Gamma Glutamyl Transferase), GLU(Glucose), HDL(High-Density Lipoprotein cholesterol), K+(Potassium), LDH(Lactate Dehydrogenase), LDL(Low-Density Lipoprotein cholesterol), Mg(Magnesium), PHOS(Phosphorus), Na+(Sodium), TCO2(Total Carbon Dioxide), T-BIL(Total Bilirubin), TP(Total Protein), TRIG(Triglycerides), UA(Uric Acid), ALB(Albumin), TP(Total Protein) 를 검사하기 위한 시약일 수 있다. 미세유동장치는 혈액뿐 아니라 소변 등 인체 또는 생물체로부터 채취 가능한 다양한 검사물질을 검사하는데 이용될 수 있다.Reagents for blood tests are, for example, serum, aspartate aminotransferase (AST), ALB (Albumin), Alanine Aminotransferese (ALP), alanine aminotransferase (ALT), AMY (Amylase), BUN (Urea Nitrogen), Ca ++ (calcium), CHOL (Total Cholesterol), CK (Creatin Kinase), Cl- (Chloide), CREA (Creatinine), D-BIL (Direct Bilirubin), GGT (Gamma Glutamyl Transferase), GLU (Glucose), HDL (High) -Density Lipoprotein cholesterol (K), Potassisium (K +), Lactate Dehydrogenase (LDH), Low-Density Lipoprotein cholesterol (LDL), Magnesium (Mg), Phosphorus (PHOS), Sodium (Na +), Total Carbon Dioxide (TCO2), T- It may be a reagent for testing Total Bilirubin (BIL), Total Protein (TP), Triglycerides (TRIG), Uric Acid (UA), Albumin (ALB), and Total Protein (TP). Microfluidic devices can be used to test not only blood but also various test substances that can be collected from humans or organisms such as urine.
시약에는 필러가 첨가될 수 있다. 필러는 동결 건조된 시약이 다공질 구조를 가지도록 하여, 추후에 시료와 희석액이 혼합된 희석액이 시약챔버(30)로 투입되었을 때에 쉽게 용해될 수 있도록 하기 위한 것이다. 예를 들어, 필러는 BSA(bovine serum albumin), PEG(polyethylene glycol), 덱스트란(dextran), 마니톨(mannitol), 폴리 알코올(polyalcohol), 미요-이노시톨(myo-inositol), 시트릭 산(citric acid), EDTA2Na(ethylene diamine tetra acetic acid disodium salt), BRIJ-35(polyoxyethylene glycol dodecyl ether) 중에서 선택될 수 있다. 이들 필러 중에서 시약의 종류에 따라 하나 또는 둘 이상을 선택하여 첨가할 수 있다. Fillers may be added to the reagents. The filler is intended to allow the freeze-dried reagent to have a porous structure so that it can be easily dissolved when the diluent mixed with the sample and the diluent is introduced into the
시약에는 계면활성제(surfactant)가 첨가될 수 있다. 예를 들어, 계면활성제는 폴리에틸렌(polyoxyethylene), 라우릴 에테르(lauryl ether), 옥토옥시놀(octoxynol), 폴리에틸렌 알킬 알코올(polyethylene alkyl alcohol), 노닐페놀 폴리에틸렌 클리콜 에테르; 에틸렌 옥사이드(nonylphenol polyethylene glycol ether; ethylene oxid), 에톡실레이티드 크리데실 알코올(ethoxylated tridecyl alcohol), 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르 포스페이트 소듐 염(polyoxyethylene nonylphenyl ether phosphate sodium salt), 소듐 도데실 설페이트(sodium dodecyl sulfate) 중에서 선택될 수 있다. 이들 계면 활성제 중에서 시약의 종류에 따라 하나 또는 둘 이상을 선택하여 첨가할 수 있다. Surfactants may be added to the reagents. For example, the surfactant may be polyethylene, lauryl ether, octoxynol, polyethylene alkyl alcohol, nonylphenol polyethylene glycol ether; Ethylene oxide (ethylene oxid), ethoxylated tridecyl alcohol, polyoxyethylene nonylphenyl ether phosphate sodium salt, sodium dodecyl sulfate sulfate). One or two or more of these surfactants may be selected and added depending on the type of reagent.
상기한 바와 같이, 액상의 시약이 주입된 몰드(300)를 동결기에 넣고, 동결시킨다. 여기서 동결이라 함은 액상의 시약에 포함된 수분을 얼음 상태로 만든다는 것을 의미한다. As described above, the
도 4b에 도시된 바와 같이, 동결된 시약을 몰드(300)로부터 분리한다. 이 때, 시약은 얼음 상태이기 때문에 잘 부서지지 않으며, 정량의 덩어리 상태를 유지한다. As shown in FIG. 4B, the frozen reagent is separated from the
몰드(300)로부터 분리된 동결 시약을 예를 들면 도 4c에 도시된 트레이(310)에 올려놓고, 이 트레이(310)를 동결건조기에 넣는다. 그런 다음, 수분을 제거하기 위한 건조프로그램이 수행된다. 건조 프로그램은 시약의 양이나 종류에 따라 적절히 설정될 수 있다. 건조과정은 대체로 동결된 수분이 수증기로 직접 변하는 승화를 이용하나, 건조의 전체 과정에서 승화를 꼭 이용하여야 하는 것이 아니고 일부분에서만 이용될 수도 있다. 승화를 위하여 건조 과정의 압력을 물의 3중점(6 mbar or 4.6 Torr) 이하로 낮추어 줄 수 있으나 항상 일정한 압력을 유지할 필요는 없다. 건조 과정 중의 온도는 변할 수 있으며 동결 이후 온도를 서서히 증가시키는 방법을 사용할 수 있다. The freezing reagent separated from the
상기한 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 동결과정을 먼저 수행하여 시약을 동결시킨 후에 몰드(300)에서 분리하기 때문에 시약이 잘 부서지지 않는다. 따라서, 건조 과정이 완료된 후의 고상 시약은 한 덩어리 상태를 유지할 수 있다. 또, 복수의 고상시약을 매우 용이하게 대량생산할 수 있다. 또, 정량의 한 덩어리 상태의 시약을 시약 챔버(30)에 주입할 수 있으므로 정량의 시약을 미세유동장치에 주 입하기가 매우 용이하다. As described above, according to the present embodiment, since the freezing process is first performed to freeze the reagent and then separate from the
상기한 과정에 의하여 제조된 고상 시약은 하판(11)에 마련된 시약챔버(30) 또는 하판(11)과 구획판(13)에 의하여 정의되는 시약챔버(30)에 장착된다. 그런 다음, 상판(12)을 하판(11) 또는 구획판(13)과 접합함으로써 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동장치의 제조가 완료된다. The solid phase reagent prepared by the above process is mounted on the
시약의 종류에 따라서는 함께 섞어서 동결건조하면 활성이 떨어질 수 있다. 분리되어야 하는 시약은 예를 들면, ALP(Alanine Aminotransferese), ALT(alanine aminotransferase), HDL(High-Density Lipoprotein cholesterol), LDL(Low-Density Lipoprotein cholesterol) 등을 검출하기 위한 시약을 들 수 있다. 생화학반응에 기질로 존재하는 물질과 효소가 동시에 존재하면 역가의 하락이 일어나므로, 이러한 종류의 약은 기질을 포함하는 시약과 효소로서 작용되는 물질을 포함하는 시약으로 분리되어야 한다. 예를 들면 ALP의 경우를 살펴보면 기질인 PNPP(p-nirophenolphosphate )는 pH 10 이상에서는 불안정하며, 반응계에서 꼭 필요한 완충액인 AMP(aminomethanpropanol) 및 DEA(diethanolamin)은 pH 11-11.5로 높으므로 분리하여 동결건조하여야 한다. Depending on the type of reagents, mixing together and lyophilizing may decrease the activity. Reagents to be separated include reagents for detecting ALP (Alanine Aminotransferese), ALT (alanine aminotransferase), HDL (High-Density Lipoprotein cholesterol), LDL (Low-Density Lipoprotein cholesterol), and the like. Since the presence of a substance and an enzyme present as a substrate in a biochemical reaction simultaneously decreases the titer, this kind of drug should be separated into a reagent containing a substrate and a reagent containing a substance acting as an enzyme. For example, in the case of ALP, the substrate, p-nirophenolphosphate (PNPP), is unstable at
한가지 더 예를 들면 AMY의 경우 완충성분 및 기질에 염화나트륨(Nacl)이 필요하다. 그런데, 염화나트륨은 조해성이 강하고 동결건조함에 있어서 잘 동결건조되지 않고 동결되더라도 즉시 습기를 함유하여 성상이 찌그러지고 역가 하락이 일어난다.따라서, 염화나드륨은 완충액으로 따로 분리하여 제조한다. One more example, AMY requires sodium chloride (Nacl) in the buffer and substrate. However, sodium chloride is strongly deliquescent, and during freeze-drying, even if it is not lyophilized and freezes, it immediately contains moisture, distorts the properties, and lowers the potency. Therefore, sodium chloride is separately prepared with a buffer.
도 6은 미세유동장치를 이용한 분석기의 개략적 구성도이다. 도 6을 보면, 회전 구동부(510)는 미세유동장치(100)를 회전시켜 원심력에 의하여 시료와 시약 및 시약을 혼합한다. 또 회전구동부(510)는 시약챔버(30)를 검출기(520)와 대면시키기 위하여 미세유동장치(100)를 소정 위치에 정지시킨다. 회전 구동부(510)는 도면에 전부가 도시되지는 않았으나, 미세유동장치(100)의 각위치(angular position)를 제어할 수 있는 모터 드라이브(motor drive) 장치를 포함할 수 있다. 예를 들면, 모터 드라이브 장치는 스텝 모터를 이용한 것일 수도 있고, 직류 모터를 이용한 것일 수도 있다. 검출기(520)는 예를 들면 검출하고자 하는 물질의 형광, 발광특성 및/또는 흡광특성 등의 광학적 특성을 감지한다. 전자기파발생기(530)는 밸브(51)(52)를 작동시키기 위한 것으로서, 예를 들면, 레이저 광을 조사한다.6 is a schematic configuration diagram of an analyzer using a microfluidic device. Referring to FIG. 6, the
시료분석은 다음과 같은 방법으로 진행될 수 있다. 미세유동장치(100)의 희석챔버(20)에 버퍼액 또는 증류수 등의 희석액을 주입하고, 시료챔버(10)에 피검자로부터 채취한 혈액 또는 이로부터 분리된 혈청 등의 시료를 주입한다.Sample analysis can be carried out in the following manner. A diluent such as a buffer solution or distilled water is injected into the
그런 다음, 미세유동장치(100)를 도 6에 도시된 바와 같은 분석기에 장착한다. 직접 회전구동부(510)에 장착될 수 없는 칩 타입의 미세유동장치(100)의 경우에는, 어댑터(540)에 미세유동장치(100)를 장착하고, 어댑터(540)를 회전구동부(510)에 장착할 수 있다. 이때, 유체는 시료챔버(10)쪽에서 시약챔버(30) 쪽으로 흘러야 하므로 어댑터(540)의 회전중심을 기준으로하여, 시료챔버(10)가 내측에 위치되고 시약챔버(30)는 외측에 위치되도록 미세유동장치(100)를 장착한다. 회전 구동부(510)는 미세유동장치(100)를 회전시켜, 밸브(51)를 전자기파 발생기(530)와 대면시킨다. 전자기파가 밸브(51)에 조사되면, 그 에너지에 의하여 밸브(51)를 구 성하는 밸브물질이 용융되면서 도 5에 도시된 바와 같이, 시료 챔버(10)와 희석 챔버(20) 사이의 통로가 개방된다. 시료는 원심력에 의하여 희석챔버(20)로 유입된다. 회전 구동부(510)는 미세유동장치(100)를 좌우로 흔들어 시료와 희석액을 혼합하여 시료희석액을 형성한다. 그런 다음, 역시 전자기파를 밸브(52)에 조사하여 희석 챔버(20)와 시약 챔버(30) 사이의 통로를 개방하고, 시료희석액을 시약챔버(30)로 공급한다. 그러면, 시약 카트리지(200)에 수용된 고상의시약이 시료희석액과 혼합되어 녹는다. 고상의 시약을 시료희석액과 혼합하여 녹이기 위하여 회전 구동부(510)는 미세유동장치(100)를 좌우로 수 회 흔드는 동작이 수행될 수 있다. 이에 의하여 시약챔버(30) 내에는 시약혼합물이 형성된다.Then, the
그런 다음, 시약챔버(30)를 검출기(520)와 대면시켜 검출하고자 하는 물질이 시약챔버(30) 내의 시약혼합물에 존재하는지 여부 및 그 양을 검출한다. Then, the
도 7에는 본 발명에 따른 미세유동장치의 제2실시예가 도시되어 있다. 도 7에 도시된 미세유동장치(102)는 분석기의 회전구동부(510)에 직접 장착될 수 있는 디스크 형태이다. 도 7에는 그 일부만이 도시되어 있지만, 플랫폼(1)은 원형의 디스크 형태이다. 플랫폼(1)은 도 2에 도시된 바와 같이 2-판 구조 또는 도 3에 도시된 바와 같은 3-판 구조일 수 있다.7 shows a second embodiment of the microfluidic device according to the present invention. The
플랫폼(1)에는 시료챔버(10), 희석챔버(20), 및 시약챔버(30)가 마련된다. 시약챔버(30)는 시료챔버(10) 및 희석챔버(20)에 비하여 플랫폼(1)의 회전 중심으로부터 먼 위치에 위치된다. 시료챔버(10)는 희석 챔버(20)와, 희석 챔버(20)는 시약챔버(30)와 연결된다. 시료챔버(10)와 희석 챔버(20) 사이 및 희석 챔버(20)와 시약챔버(30) 사이에는 각각 밸브(51)(52)가 마련된다. 시약챔버(30)에는 고상의 시약이 수용된다. The
도 8에 도시된 미세유동장치(103)는 도 7에 도시된 미세유동장치(102) 일 변형예로서, 시료챔버(10)와 희석 챔버(20)가 시약챔버(30)와 연결된다. 시료챔버(10)와 시약 챔버(30) 사이 및 희석 챔버(20)와 시약챔버(30) 사이에는 각각 밸브(51)(52)가 마련된다. The
시료분석은 다음과 같은 방법으로 진행될 수 있다. 미세유동장치(102 또는 103)의 희석챔버(20)에 버퍼액 또는 증류수 등의 액상의 희석액을 주입한다. 시료챔버(10)에 피검자로부터 채취한 혈액 또는 이로부터 분리된 혈청 등의 시료를 주입한다. Sample analysis can be carried out in the following manner. The
그런 다음, 미세유동장치(102 또는 103)를 도 6에 도시된 바와 같은 분석기의 회전구동부(510)에 장착한다. 회전 구동부(110)는 미세유동장치(102 또는 103)를 회전시킨다. Then, the
다음으로, 회전구동부(510)는 밸브(51)(52)를 각각 전자기파 발생기(530)와 대면시킨다. 전자기파가 밸브(51)(52)에 조사되면, 그 에너지에 의하여 밸브(51)(52)를 구성하는 밸브 물질이 용융된다. 미세유동장치(102 또는 103)가 회전되면 원심력에 의하여 시료와 희석액은 시약챔버(30)로 유입된다. 시약 챔버(30)에 수용된 고상의 시약은 시료와 희석액이 혼합된 시료희석액과 혼합되어 녹는다. 고상의 시약을 녹이기 위하여 회전 구동부(510)는 미세유동장치(103또는 103)를 좌우로 수회 흔드는 동작을 수행할 수 있다. 그런 다음, 시약챔버(30)를 검출기(520)와 대면시켜 검출하고자 하는 물질이 시약챔버(30) 내의 시약혼합물에 존재하는지 여부 및 그 양을 검출한다. Next, the
도 9에는 본 발명에 따른 미세유동장치의 제3실시예가 도시되어있다. 도 9를 보면, 본 실시예의 미세유동장치(104)는 분석기의 회전구동부(510)에 직접 장착될 수 있는 디스크 형태로서, 시료로부터 상청액을 분리하기 위한 원심분리유닛(70)을 구비한다. 예를 들어, 시료로서 전혈(whole blood)이 주입되면, 원심분리유닛(70)에 의하여 혈청과 침강물로 분리된다. 플랫폼(1)은 원형의 디스크 형태이다. 플랫폼(1)은 도 2에 도시된 바와 같이 2-판 구조 또는 도 3에 도시된 바와 같은 3-판 구조일 수 있다.9 shows a third embodiment of the microfluidic device according to the present invention. Referring to Figure 9, the
플랫폼(1)의 중심에 가까운 쪽을 안쪽이라 하고, 중심으로부터 먼 쪽을 바깥쪽이라 한다. 플랫폼(1)의 가장 안쪽에 시료챔버(10)가 배치된다. 원심분리유닛(70)은 시료챔버(10)의 바깥쪽에 위치되는 원심 분리부(71)와, 원심 분리부(71)의 말단에는 위치되는 침강물 수집부(72)를 구비한다. 실질적으로 시료챔버(10)도 원심분리유닛(70)의 일부일 수 있다. 시료를 원심분리하면 상청액은 시료챔버(10)와 원심분리부(71)에 모이고 질량이 큰 침강물은 침강물 수집부(72)로 이동된다. The side close to the center of the
희석챔버(20)에는 희석액이 수용된다. 원심분리부(71)와 희석 챔버(20)는 혼합 챔버(80)와 연결된다. 원심 분리부(71)와 혼합 챔버(80) 사이 및 희석 챔버(20)와 혼합 챔버(80) 사이에는 밸브(51)(52)가 각각 마련된다. Dilution liquid is accommodated in the
플랫폼(1)의 최외곽에는 복수의 시약챔버(30)가 마련된다. 혼합 챔버(80)는 채널(45)에 의하여 복수의 시약챔버(30)와 연결된다. 채널(45)에는 밸브(55)가 마 련된다. 밸브(55)는 밸브(51)(52)와 동일한 밸브일 수 있다. 복수의 시약챔버(30)에는 고상의 시약이 수용된다. In the outermost part of the
시료분석은 다음과 같은 방법으로 진행될 수 있다. 미세유동장치(105)의 희석챔버(20)에 버퍼액 또는 증류수 등의 액상의 희석액을 주입한다. 시료챔버(10)에 피검자로부터 채취한 혈액 등의 시료를 주입한다. Sample analysis can be carried out in the following manner. A diluent of a liquid such as a buffer solution or distilled water is injected into the
그런 다음, 미세유동장치(105)를 도 6에 도시된 바와 같은 분석기의 회전구동부(510)에 장착한다. 회전 구동부(110)는 미세유동장치(104)를 회전시킨다. 그러면, 시료챔버(10)에 수용된 시료는 원심력에 의하여 상청액이 시료챔버(10)와 원심분리부(71)에 모이며 질량이 큰 물질은 침강물 수집부(72)에 모인다. Then, the
다음으로, 회전구동부(510)는 밸브(51)(52)를 각각 전자기파 발생기(530)와 대면시킨다. 전자기파가 밸브(51)(52)에 조사되면, 그 에너지에 의하여 밸브(51)(52)를 구성하는 밸브 물질이 용융된다. 미세유동장치(104)가 회전되면 원심력에 의하여 시료와 희석액은 혼합 챔버(80)로 유입된다. 혼합 챔버(80)에는 시료와 희석액이 혼합된 시료희석액이 형성된다. 시료와 희석액을 혼합하기 위하여 회전 구동부(510)는 미세유동장치(104)를 좌우로 수 회 흔드는 동작이 수행될 수 있다.Next, the
다음으로, 회전구동부(510)는 밸브(55)를 전자기파 발생기(530)와 대면시킨다. 전자기파가 밸브(55)에 조사되면, 그 에너지에 의하여 밸브(55)를 구성하는 밸브 물질이 용융되면서 채널(45)이 개방된다. 미세유동장치(104)가 회전되면 원심력에 의하여 시료희석액은 채널(45)을 통하여 시약챔버(30)로 유입된다. 고상의 시약 은 시료 희석액과 혼합되어 녹는다. 고상의 시약을 녹이기 위하여 회전 구동부(510)는 미세유동장치(104)를 좌우로 수 회 흔드는 동작이 수행될 수 있다.Next, the
그런 다음, 시약챔버(30)를 검출기(520)와 대면시켜 검출하고자 하는 물질이시약챔버(30)내의 시약혼합물에 존재하는지 여부 및 그 양을 검출한다.다. Then, the
도 9에 도시된 미세유동장치(103)를 이용하여 2-스텝의 반응이 필요한 검출과정, 예를 들면, 시료로부터 HDL을 검출하는 과정을 설명한다. 이 경우에, 도 10에 도시된 바와 같이, 고상의 시약1이 제1시약챔버(33)에 수용된다. 제2시약챔버(34)에는 고상의 시약1과 시약2가 수용된다. 시약1과 시약2의 구성은 아래와 같다.Using the
<시약1><
PIPES(Piperazine-1,4-bis(2-ethanesulfonic acid)): 30 MMOL/LPiperazine-1,4-bis (2-ethanesulfonic acid): 30 MMOL / L
4-AAP(4-aminoantipyrine): 0.9 MMOL/L4-AAP (4-aminoantipyrine): 0.9 MMOL / L
POD(peroxidese): 240 U/LPOD (peroxidese): 240 U / L
ASOD(ascobic oxidase): 2700 U/LASOD (ascobic oxidase): 2700 U / L
anti hunam b-lipoprotein antibodyanti hunam b-lipoprotein antibody
<시약2><Reagent 2>
PIPES (Piperazine-1,4-bis(2-ethanesulfonic acid)): 30 MMOL/LPIPES (Piperazine-1,4-bis (2-ethanesulfonic acid)): 30 MMOL / L
CHE(cholesterol esterase): 4000 U/LCholesterol esterase (CHE): 4000 U / L
COD(cholesterol oxidase): 20000 U/LCholesterol oxidase (COD): 20000 U / L
H-DASO(N-(2-hydrox-3sulfopropyl)-3.5-dimethoxyaniline): 0.8 MMOL/LH-DASO (N- (2-hydrox-3sulfopropyl) -3.5-dimethoxyaniline): 0.8 MMOL / L
제1시약챔버(33)에서는 시약1과 시료희석액이 혼합되어 약 37℃에서 5분 유지된다. 이 때, HDL LDL, VLDL(verylow density lipoprotein), 유미미립(chylomicron)은 가용성 HDL이 되며, 가용성 HDL은 다시 콜레스테롤과 과산화수소로 분해된다. 과산화수소는 물과 산소로 분해된다. In the
제2시약챔버(34)에서는 시약1 및 시약2와 시료희석액이 혼합되며, 약 37℃에서 5분 유지된다. 이 때, HDL LDL, VLDL, 유미미립(chylomicron)은 시약1에 의한 효소반응에 의하여 가용성 HDL이 되며, 가용성 HDL은 다시 콜레스테논(cholestenone)과 과산화수소로 분해된다. 과산화수소는 물과 산소로 분해된다. 남아있는 HDL은 시약2와의 효소반응에 의하여 색소를 형성한다. 검출기(520)를 이용하여 제1, 제2시약챔버(33)(34)에 광을 조사하여 흡광도를 측정한다. In the
상기 두 단계의 흡광도 측정 결과로부터 HDL의 유무와 양이 측정될 수 있다.The presence or absence of HDL may be measured from the absorbance measurement results of the two steps.
도 11에는 본 발명에 따른 미세유동장치의 제4실시예가 도시되어 있다. 도 12a와 도 12b는 도 11에 도시된 본 발명에 따른 미세유동장치의 제4실시예의 단면도이다. 본 실시예의 미세유동장치(105)는 플랫폼(1)에 희석액을 수용하는 컨테이너(90)가 결합되고, 이 컨테이너(90)가 채널(43)에 의하여 희석챔버(20)와 연결된 점에서 도 9에 도시된 미세유동장치(104)와 차이가 있다. 채널(43)에는 밸브(53)가 마련될 수 있다. 밸브(53)는 전술한 바 있는 밸브(51)(52)와 동일한 밸브일 수 있다. 물론, 후술하는 리드(95)에 의하여 희석액의 흐름이 제어될 수 있으므로, 채널(43)에는 밸브(53)가 마련되지 않을 수도 있다. 11 shows a fourth embodiment of the microfluidic device according to the present invention. 12A and 12B are cross-sectional views of a fourth embodiment of the microfluidic device according to the present invention shown in FIG. In the present embodiment, the
도 11, 도 12a, 도 12b를 참조하면, 플랫폼(1)은 서로 접착되는 상판(12)와 하판(11)이 서로 결합된 형태이다. 컨테이너(90)는 희석액을 수용할 수 있는 수용 공간(91)을 구비한다. 컨테이너(90)는 예를 들면, 열가소성 수지를 사출 성형하여 제조될 수 있으며, 플랫폼(1)에 고정된다. 수용공간(91)은 리드(lid)(95)에 의해 밀봉된다. 컨테이너(90)를 뒤집어 수용 공간(91)에 희석액을 주입하여 채우고, 리드(95)를 컨테이너(90)의 개구부(93)에 접착하여 희석액의 유출을 방지한다. 컨테이너(90)의 내부에, 희석액을 수용하고 파열 가능하게 밀봉된 유체 파우치(pouch)가 마련될 수도 있다. Referring to FIGS. 11, 12A, and 12B, the
리드(95)는 컨테이너(90)로부터 채널(43)을 통한 희석액의 흐름을 제어하는 제어 수단의 일 예로서, 수용 공간(91)에 수용된 희석액의 임의적 유출을 방지하며, 외부로부터 공급되는 에너지, 예를 들면, 레이저광와 같은 전자기파의 에너지에 의해 파열 또는 용융된다.The
예를 들면, 리드(95)는 금속제 박막과 이 박막에 적층된 전자기파 흡수층을 구비할 수 있다. 전자기파 흡수층은 전자기파 흡수 물질을 도포하여 형성한다. 전자기파 흡수층으로 인해 리드(95)는 외부에서 투사되는 전자기파를 흡수하여 파열 또는 용융된다. 박막은 전자기파 조사(照射)에 의해 파열 또는 용융 가능한 것이라면 금속뿐 아니라 폴리머(polymer) 등 다른 소재가 채용될 수도 있다. 컨테이너(90) 외부에서 투사된 전자기파가 컨테이너(90)를 통과하여 리드(95)에 조사될 수 있도록 컨테이너(90)의 적어도 일부는 투명하다. For example, the
미세유동장치(105)를 도 6에 도시된 분석기의 회전구동부(510)에 장착하고, 전자기파 발생기(530)를 이용하여 전자기파를 일정 시간동안 리드(95)에 조사하면 도 12b에 도시된 바와 같이 리드(95)가 파열 또는 용융된다. When the
다음으로, 전자기파 발생기(530)를 이용하여 밸브(53)에 전자기파를 조사하면, 밸브(53)를 구성하는 밸브물질이 용융되어 채널(43)이 개방된다. 수용 공간(91)에 수용되었던 희석액은 채널(43)을 통과하여 희석챔버(20)로 이동하여 수용된다. 이후, 분석과정은 도 9의 미세유동장치(103)를 이용한 분석과정과 동일하다.Next, when electromagnetic waves are irradiated to the
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다. Although embodiments according to the present invention have been described above, these are merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the protection scope of the present invention should be defined by the appended claims.
도 1은 본 발명에 따른 미세유동장치의 제1실시예를 도시한 평면도.1 is a plan view showing a first embodiment of a microfluidic device according to the present invention.
도 2는 2판 구조의 미세유동장치의 일 예를 도시한 도면.2 is a view showing an example of a microfluidic device having a two-plate structure.
도 3은 3판 구조의 미세유동장치의 일 예를 도시한 도면.3 is a view showing an example of a microfluidic device having a three-plate structure.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 고상 시약의 제조방법의 일 실시예를 걸명하는 도면들.4A to 4C are diagrams illustrating one embodiment of a method for preparing a solid phase reagent according to the present invention.
도 5는 밸브에 의하여 채널이 개방되는 모습을 보여주는 단면도.5 is a cross-sectional view showing the channel is opened by the valve.
도 6은 미세유동장치를 이용한 분석기의 일 예의 개략적 구성도.6 is a schematic structural diagram of an example of an analyzer using a microfluidic device.
도 7은 본 발명에 따른 미세유동장치의 제2실시예로서 디스크 타입의 플랫폼을 구비하는 실시예를 도시한 평면도.7 is a plan view showing an embodiment having a disk type platform as a second embodiment of the microfluidic device according to the present invention;
도 8은 도 7에 도시된 미세유동장치의 제2실시예의 일 변형예를 도시한 평면도.8 is a plan view showing one modification of the second embodiment of the microfluidic device shown in FIG.
도 9는 본 발명에 따른 미세유동장치의 제3실시예로서 원심분리유닛을 구비하는 실시예를 도시한 평면도.Figure 9 is a plan view showing an embodiment having a centrifugal separation unit as a third embodiment of the microfluidic device according to the present invention.
도 10은 도 9에 도시된 미세유동장치를 이용하여 2-스텝 반응에 의한 검출과정을 설명하기 위한 도면.10 is a view for explaining the detection process by the two-step reaction using the microfluidic device shown in FIG.
도 11은 본 발명에 따른 미세유동장치의 제4실시예로서 희석액을 공급하기 위한 컨테이너를 구비하는 실시예를 도시한 평면도.11 is a plan view showing an embodiment having a container for supplying a diluent as a fourth embodiment of the microfluidic device according to the present invention;
도 12a, 도 12b는 도 11의 단면도들.12A and 12B are cross-sectional views of FIG. 11;
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1......플랫폼 11......하판1 ......
12......상판 13......구획판12 ......
10......시료챔버 20......희석챔버10 ......
30.....시약챔버 43, 45......채널30 .....
51-53, 55......밸브 70......원심분리유닛51-53, 55 ......
71......원심분리부 72......침강물수집부71 ......
80......혼합챔버 90......컨테이너80 ......
95......리드 100-105......미세유동장치95 ...... Lead 100-105 ...... Microfluidic device
510......회전 구동부 520......검출기510 ...... rotation drive 520 ...... detector
530......전자기파 발생기 540......어댑터530 ......
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